ПРОММОНТАЖНАЛАДКА

Микродифузийна технология сжигания газов - путь к снижению себестоимости продукции
 

      Микродифузийна (МД) технология сжигания газа - это технология универсального назначения. На сегодня она является самой эффективной среди применяемых в промышленности и теплоэнергетике. По сравнению с существующими газовыми горелками, в которых используется диффузионный механизм горения или частичное предварительное смешивание, горелки, работающие по МД-технологии, позволяющие улучшить все характеристики горения, а также технологические и экологические показатели объектов, в составе которых они эксплуатируются.

      Микродифузийни газовые горелки (МДГГ) обеспечивают значительный положительный эффект при замене ими действующих горелок любых типов, особенно при использовании на новых объектах, поскольку они проектируются с максимальным учетом требований к условиям их работы.

      Горелки МДГГ - прямоточного типа. Они характеризуются пониженной массой, легкостью монтажа, простотой и надежностью эксплуатации, повышенным ресурсом работы, низким уровнем шума, широким диапазоном изменения нагрузки, полным сгоранием топлива при коэффициенте избытка воздуха в печи α = 1,03 ... 1,05, коротким факелом. Конструкция горелок МДГГ позволяет управлять распределением температуры и тепловой нагрузки в объекте. Их применение дает существенную экономию топлива (газа). Абсолютный экономический эффект определяется конкретными условиями. В зависимости от объекта и сферы применения экономия газа при использовании горелок МДГГ составляет 4 - 20%.

      За последние 20 лет выработаны определенные общие подходы решения проблем энергосбережения (экономии газа), сокращение удельных расходов эксплуатации котлов и печей. Эти технологии направлены прежде всего на сокращение тепловых затрат с продуктами сгорания и оптимизацию температурного поля в печах для снижения тепловых потерь через кладку.

      Решение этих задач связано прежде всего с уменьшением коэффициента избытка воздуха в котлах и печах и с уменьшением длины факела, особенно в сушилках.

      Как известно, идеально данные условия реализуются в кинетическом процессе горения, определяющий границу интенсификации технологических процессов горения [1].

      Характеристики МД-технологии горения и самих факелов горелок максимально близки к характеристикам кинетического горения.

     Повышение эффективности использования топлива за счет снижения коэффициента избытка воздуха можно определить по известной методике [2].

      Согласно имеющимся данным и режимными картами котлов с диффузионными горелками типа ГМП на номинальном режиме имеют место следующие показатели: коэффициент избытка воздуха в топке α ≈ 1,3; температура отходящих газов t _в.г. = 200 ° С.

      Тогда согласно [2] потери тепла из отходящих газами определяются зависимостью

q ₂ =0,01Z(t _в.г – tх.п.), % (1) q ₂ = 0,01 Z (t _В.Г - tх.п.),% (1)

где Z - коэффициент, определяемый параметрами продуктов сгорания на выходе из котла; принимается по таблице для данных α и tх.п. – температури зовнішнього повітря. - Температуры наружного воздуха.

По таблицам [2] находим: Z = 5,17.

     Подставляя в (1), для диффузионной горелки ГМП при температуре холодного воздуха tх.п = 15 ° С, имеем

q ₂ ^{д (н)} = 0,01 х 5,17 х (200-15)=9,56%

После модернизации для горелок МДГГ имеем следующие значения

α _т = 1,05; tyx = 135°С

По таблицам находим Z = 4,28.

В результате получаем для модернизированного котла

q ₂ ^{мд (н)} = 0,01 х 4,28 х (135-15) = 5,13%

     Таким образом, при прочих равных условиях ожидаемого повышения экономичности будет равняться разнице в потерях с отходящих газами; для режима номинальной нагрузки имеем

Δq ₂ ⁼ q ₂ ^{д (н)} _- Δq ₂ ⁼ q ₂ ^{д (н)} _- q ₂ ^{мд (н)} ₌ 9,56 – 5,13 = 4,43 %

Второй составляющей повышения эффективности тепловых агрегатов при использовании горелок МДГГ есть краткое факел.

     Влияние данного фактора можно оценить на основе расчетов от факела [3]. Способ основан на использовании зависимости критерия Нуссельта для оценки теплоотдачи:

Nu _{∑ =} 0,56 х ( (1-0,35 х (Vф/Vп) ) x (lп/lг) ) х Re Nu _{Σ =} 0,56 х ((1-0,35 х (Vф / Vп)) x (lп / lг)) х Re ^0,65 (2) ^0,65 (2)

где V _ф V _ф - Объем факела, в котором происходит полное сгорание топлива; V _п - объем печи;

l _п и l _{г -} характеристические размеры печи и горелки.

      Если горелки работают на одной и той же печи, характеристические размеры по воздушному тракта горелки, а также расход и параметры воздуха и газа не изменяются, то относительное изменение теплоотдачи в печи зависит только от характеристик существующего и нового горелки. Для печей с постоянным поперечным сечением отношение V _ф / V _п заменяется на L _ф / L _п, где L _ф и L _п - длина факела и печи.

     В таком случае отношение Nu _Σ ^МД к Nu _Σ ^д пропорциональное соотношению количества тепла, переданного расплава при работе горелки МДГГ и диффузионного горелки полученного в печи:

Nu_∑ ^мд Qu_∑ ^мд

-------- = --------- (3)

Nu_∑ ^д Qu_∑ ^д

Подставляя в равенство (3) значение Nu _Σ из уравнения (2) и используя

V _ф /V _п = V _ф / V _п = L _ф і L _п, після скорочень одержуємо: L _ф и L _п, после сокращений получаем:

Qu_∑ ^мд L_п – 0,315 х L_ф ^мд

^{------------ = ---------------------------------} (4)

Qu_∑ ^д Lп – 0,315 х Lф ^д

     Традиционно в печах, например в стекловаренных, применяются горелки с длиной факела L _ф ненамного меньше длины печи L _п. При L _п = 10м для диффузионного факела принимается L _ф ^д = 9м. Для МД-факела с учетом условий работы его в печи, длина горелки не превышает 2,5 м. Тогда изменение теплоотдачи в печи при установке горелок МДГГ составит:

Q_п ^мд 10 – 0,315 х 2,5

δQп = ^{------------ = -----------------------------------} = 1,22

Q_п ^д 10 – 0,315 х 9

тоесть количество тепла, переданного расплава, растет на 22%.

     Данный эффект связан с повышением равномерности температурного поля и соответственно удельного теплового потока в рабочем пространстве печи, что способствует, с одной стороны, увеличению поглощения расплавом тепла, а с другой - ощутимом уменьшению потерь тепла с уходящих газами.

      Аналогичные процессы наблюдаются в котельных агрегатах, особенно в сушилках, где длина МДГГ факела 0,4 ... 1,2 м.

     В настоящее время ГП «Завод Промгазаппарат» освоил выпуск микродифузийних газовых горелок серии МДГГ мощностью 0,35 ... 8МВт, предназначенных для высокоэкономичных и экологически чистого сжигания природного газа, а также технологических газов различных производств, синтетических газов, коксодоменних газов и т.д. Горелки МДГГ применяются в котлах серий Е, ДЕ; ДКВР, КВГМ, ПТВМ и т.п., в печах обжига строительных материалов и керамических изделий, сушилках, в термических нагревательных и технологических печах и т.д.

      Использование горелок типа МДГГ, благодаря новой технологии сжигания газа, удачно сочетающий преимущества кинетического и диффузионного механизмов горения, позволяет в различных областях применения снизить расход газа до 5 ... 10% по сравнению с существующими ныне горелками других типов.

Технические характеристики горелок МДГГ

      Предприятие постоянно работает над повышением уровня автоматики и мониторинга автоматических блочных горелок. Применены автоматические регулирующие устройства расхода газа и воздуха с обратным R - связью, управляемых микропроцессорным блоком управления, который позволяет постоянно совершенствовать программное обеспечение. В частности, автоматика позволяет раздельно тестировать все механизмы и датчики, в режиме отладки записать режимную карту горения, внести температурные и временные параметры управления агрегатом. В автоматическом режиме - вести процесс управления и мониторинг его параметров, в том числе КПД, расход газа и т.д. Есть возможность диспетчеризации управления группой агрегатов с центрального компьютера.